常峪口水庫除險(xiǎn)加固工程設(shè)計(jì)

李文君，張文友

（河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院，天津 300250）

1 工程概況

常峪口水庫位于河北省宣化縣盤腸河上游的火燒溝U形峽谷內(nèi)，是以防洪、灌溉為主，兼顧養(yǎng)殖的小（Ⅰ）型水庫，防洪標(biāo)準(zhǔn)為50a一遇設(shè)計(jì)，500a一遇洪水校核，地震基本烈度為7°區(qū)。

水庫1976年興建，1982年竣工。大壩由左、右岸非溢流壩段、溢流壩段、排沙洞、灌溉洞和發(fā)電洞等建筑物組成。攔河壩壩型為漿砌料石外殼埋石混凝土芯墻的雙曲拱壩，最大壩高37m，壩頂弧長134.2m，壩頂寬2.0m，壩底寬10.0m，壩頂中心角125°20′，溢流壩段總長80m。左岸布置有重力墩，作為拱壩的人工拱座，重力墩長30m，最大墩高22m。重力墩與左壩肩之間設(shè)有2m寬漿砌石截滲墻連接。溢流壩中間部位設(shè)有壩內(nèi)排沙洞，為2.5m×3.0m的矩型有壓洞，進(jìn)口設(shè)鋼筋混凝土框架式進(jìn)水塔，閘室內(nèi)設(shè)一扇平板鋼閘門。排沙洞的左右側(cè)各設(shè)有壩內(nèi)埋管發(fā)電洞和灌溉洞，鋼管直徑0.8m，采用閥門控制泄量。

1.1 水庫存在的主要問題

（1）大壩出現(xiàn)多道水平、豎直裂縫，存在壩體滲漏；

（2）左、右壩肩存在著繞壩滲漏；

（3）左岸人工拱座、右岸壩肩存在抗滑穩(wěn)定問題，威脅大壩自身安全；

（4）金屬結(jié)構(gòu)、電氣設(shè)備陳舊、老化，排沙洞無事故檢修閘門，且壩體上下游淤積，嚴(yán)重影響泄洪；

（5）大壩沒有必要的觀測(cè)設(shè)施；

（6）管理處房屋已成危房，且屋后山體有坍塌可能，危及房屋及人身安全。

2 工程地質(zhì)條件

水庫壩址區(qū)為一不對(duì)稱峽谷，右岸峭壁巖體完整，局部節(jié)理發(fā)育，左岸為堆積岸，岸坡平緩寬闊，基巖出露面高程較低。壩基巖體主要為強(qiáng)風(fēng)化角閃斜長片麻巖，經(jīng)過固結(jié)灌漿處理，地質(zhì)條件已得到改善。右壩肩巖體大部分為弱風(fēng)化巖，局部出露強(qiáng)風(fēng)化巖，強(qiáng)風(fēng)化巖節(jié)理裂隙發(fā)育，存在繞壩滲漏問題。左壩肩及左側(cè)重力墩基礎(chǔ)為強(qiáng)風(fēng)化角閃斜長片麻巖，巖體破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，存在基礎(chǔ)滲漏和繞壩滲漏問題。

3 工程設(shè)計(jì)

常峪口水庫除險(xiǎn)加固主要項(xiàng)目有：①壩體防滲處理，即拱壩上游面新澆一層聚丙烯纖維鋼筋混凝土防滲面板；②左、右壩肩壩基帷幕灌漿；③左岸重力墩及右壩肩拱座加固；④金屬結(jié)構(gòu)的更新改造導(dǎo)致排沙洞進(jìn)口改建，且增設(shè)事故檢修門，并對(duì)壩體上下游進(jìn)行清淤；⑤完善大壩觀測(cè)設(shè)施，新建管理處。

3.1 壩體防滲處理

常峪口水庫經(jīng)過長期運(yùn)行，大壩壩體出現(xiàn)多處縱橫裂縫，大壩下游的滲漏痕跡表明壩體滲漏較為嚴(yán)重。長期滲水勢(shì)必影響壩體的耐久性，因此必須對(duì)壩體滲漏進(jìn)行處理，阻隔滲漏通道。對(duì)于漿砌石及漿砌料石外殼埋石混凝土芯墻壩，采用壩體貼面方案是根治壩體滲漏的最佳途徑。

壩體貼面方案是在壩體迎水面新澆一層聚丙烯纖維鋼筋混凝土防滲面板。面板混凝土采用強(qiáng)度等級(jí)為C20W6F200混凝土，每立方米摻入0.9kg聚丙烯纖維。防滲面板迎水面布置一層準(zhǔn)12＠200的鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與壩體采用錨筋相連，面板底部嵌入基巖0.5m。壩體貼面方案布置及施工技術(shù)要求。

（1）壩面處理，對(duì)裂縫部位通過開槽、騎縫鉆孔、預(yù)埋灌漿管、砂漿封堵等工序?qū)α芽p進(jìn)行灌漿處理，灌漿材料為超細(xì)水泥漿液。

（2）貼面厚度按照砌石壩混凝土防滲面板經(jīng)驗(yàn)公式T=0.3+0.01H（m）估算，頂部為0.3m，底部為0.65m。結(jié)合已建工程的經(jīng)驗(yàn)，常峪口水庫防滲面板采用厚度為0.3～0.5m，即壩底部貼面厚0.5m，頂部貼面厚0.3m。

（3）貼面與壩體連接，為了保證防滲面板與壩體緊密連接，在防滲面板與原壩體之間設(shè)置連接錨筋，錨筋直徑為準(zhǔn)20，壩體錨入深度為1.2m，保護(hù)層厚度為5cm。錨筋間距為2m，梅花型布置。

（4）由于貼面混凝土受到老壩體的約束，易產(chǎn)生約束裂縫。對(duì)此采用三種對(duì)策綜合整治，①施工時(shí)采用分縫澆筑；②混凝土防滲面板迎水面布置一層準(zhǔn)12＠200的鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)與壩體采用錨筋相連；③混凝土中摻加聚丙烯纖維，摻量為0.9kg/m3。從而有效地控制面板表面裂縫的開展，提高了混凝土的耐久性、抗?jié)B性、抗沖擊性和韌性。

3.2 左、右壩肩滲漏處理

為了封堵基巖滲水，增強(qiáng)拱座的穩(wěn)定，擬對(duì)河床兩岸壩肩基巖進(jìn)行帷幕灌漿處理。帷幕線布置在距壩體上游面1m的位置，沿兩壩肩基巖面上升到壩頂端部。左壩肩防滲帷幕長105m，右壩肩防滲帷幕長45m。帷幕深12m，灌漿孔采用單排鉛直孔，孔距2m，上部設(shè)C25混凝土壓板。

3.3 左、右岸拱座加固

3.3.1 左岸人工拱座（重力墩）加固

對(duì)于左岸人工拱座加固進(jìn)行了重力墩下游側(cè)貼坡、混凝土墩阻滑體、預(yù)應(yīng)力錨索3種方案的比較：①混凝土墩阻滑體方案，即在重力墩左側(cè)布置阻滑體，由于阻滑體位置基礎(chǔ)條件較差，有古河道通過，基巖面較重力墩低20m，且重力墩左側(cè)有一段防滲墻，處理難度加大；②預(yù)應(yīng)力錨索方案，施工干擾大，技術(shù)復(fù)雜，其可靠程度易受施工質(zhì)量控制；③壩后加厚重力墩方案，即在重力墩的下游側(cè)貼50cm厚混凝土，并加設(shè)錨筋和鋼筋網(wǎng)，具有施工簡(jiǎn)單、質(zhì)量容易控制、相對(duì)投資較低等特點(diǎn)，經(jīng)綜合考慮各種因素采用重力墩下游側(cè)貼坡方案。

3.3.2 右岸拱座加固

為提高右岸拱座的抗滑能力，在拱座下游增設(shè)混凝土抗滑體，為保證抗滑體混凝土與拱座巖體牢固連接，在與基巖面以及拱座連接部位設(shè)置錨桿，錨桿直徑為準(zhǔn)25，錨桿間距為2m，采用梅花形布置。

3.4 排沙洞改建

為有效疏通排沙通道，并綜合考慮排沙洞施工作業(yè)、淤沙含水量及泄洪排沙時(shí)的水流特性等因素，自排沙洞進(jìn)口向上游清淤15m，開挖邊坡1∶3，開挖底寬10m，二壩前至主壩洞底以上淤積全部清除。

由于增設(shè)檢修門槽，將排沙洞向上游延伸5m，新老結(jié)構(gòu)之間設(shè)伸縮縫，進(jìn)口為橢圓型喇叭口，進(jìn)口控制斷面2.5m×3.0m。閘室內(nèi)設(shè)有一扇平板工作閘門，并預(yù)留檢修門槽。配合更換閘門，閘門槽二期混凝土需要重新澆筑，進(jìn)水塔上部結(jié)構(gòu)維修加固。

3.5 大壩安全監(jiān)測(cè)

為了能在水庫加固后對(duì)大壩進(jìn)行必要的觀測(cè)，本次設(shè)計(jì)共布置7個(gè)位移標(biāo)墩。水平位移觀測(cè)采用視準(zhǔn)線法，垂直位移觀測(cè)采用水準(zhǔn)測(cè)量，工作基點(diǎn)、校核基點(diǎn)、起測(cè)基點(diǎn)均埋設(shè)在兩岸穩(wěn)固的山巖或原狀土上，水準(zhǔn)基點(diǎn)設(shè)置在主壩下游，做成等邊三角形。

4 結(jié)語

（1）對(duì)于漿砌料石外殼埋石混凝土芯墻的雙曲拱壩根治滲漏加固措施，即先對(duì)上下游壩面裂縫采用追蹤灌漿處理，再在壩體迎水面新澆一層聚丙烯纖維鋼筋混凝土防滲面板，實(shí)踐證明，該方案為行之有效的最優(yōu)加固方案。

（2）對(duì)有人工拱座的拱壩，尤其原始資料匱乏的情況下，慎選阻滑體加固方案，應(yīng)優(yōu)先考慮壩后加厚重力墩方案。

［1］河北省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院.常峪口水庫出險(xiǎn)加固初步設(shè)計(jì)報(bào)告［R］.2006.

［2］SL282—2003，混凝土拱壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［3］SL319—2005，混凝土重力壩設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［4］GB50367—2006， 混凝土結(jié)構(gòu)加固設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.

［5］黃國興.水工混凝土建筑物修補(bǔ)技術(shù)及應(yīng)用［M］.北京：中國水利水電出版社，1999.

［6］馬國彥.巖體灌漿排水錨固理論與實(shí)踐［M］.北京：中國水利水電出版社，2003.